化工工藝安全設計中的危險識別與控制策略

林再福(中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽 肥東 231602)

0 引言

工藝設計作為化工設計的重要內容，對工程設計的優劣有著重要的影響。化工設計就是指根據化學反應設計出工藝流程，并保證流程的合理性與可靠性，然后根據工藝流程選擇合適的設備與裝置等，使其布局滿足生產的需求?；瘜W工藝設計的技術含量比較高，一定要做好危險識別與控制工作，才能實現化工安全生產。

1 化工工藝安全設計危險識別與控制的重要性

危險識別與控制是指對生產工藝的全過程、生產設施設備、生產原材料和產出物質、生產操作等進行分析，掌握所存在的危險因素、產生的種類、產生的原因等，然后結合實際制定出合理的預防措施，降低生產的危險性。在進行化工工藝設計時，要堅持安全設計原則，并將這一原則貫徹于整個設計過程中。這既是構建和諧社會堅持以人為本的要求，也是化工安全生產的要求，人作為安全的主體，所有工藝設計必須圍繞人身安全這一主體因素進行。化工生產與一般的工業生產存在一定的差異，在化工生產中經常會涉及到可燃性、腐蝕性以及有毒性的化學物質，生產操作條件也大多是高溫高壓，這些因素都具有一定的危險性，從而導致了化工生產安全的復雜性。所以在設計階段，要充分考慮各種因素，在源頭上進行解決，實現防患于未然。另外，化工工藝設計是保障化工高效生產的重要條件，只有工藝設計的安全才能使生產有序開展和完成。所以，在進行工藝設計時一定要嚴格遵守相關標準規范，并要具有針對性和合理性，做好細節處理，以保障化工生產的安全運行[1]。

2 化工工藝安全設計危險識別

2.1 物料的識別

化工工藝安全設計過程中會涉及到一些比較復雜的工藝物料，這些物料一般都是易燃易爆物品，具有極高的危險性，如果防范措施不到位或者不合理，則會造成嚴重的安全事故，嚴重威脅人們的生命安全與財產安全，例如：火災、爆炸等。所以在進行化學工藝安全設計時，需要對物料進行危險識別，包括物料中包含的化學元素的識別和物料保管、運輸的危險識別。

2.2 工藝路線的識別

在進行化工工藝安全設計時，要綜合考慮化工生產的連續性以及化工生產工藝的復雜性，對每一個節點都要加強重視，防止其造成危害以及損失，甚至是安全事故的發生，避免帶來嚴重的經濟損失。所以在進行化學工藝安全設計時，要強化工藝程序和工藝路線設計的危險識別，對每個環節的工藝都要進行科學、合理的設計，保障工藝路線的安全性。

2.3 反應容器的識別

化工生產過程中涉及到物理反應和化學反應，在進行化工工藝安全設計時，要進行容器設備的識別，反應容器包括化學反應容器、蒸發加熱反應容器、電加熱反應容器、物理混合容器、多功能分散容器、壓力容器以及存儲類容器等。即使是比較簡單的蒸發罐也可以劃分成薄膜、樹脂、蒸餾等多個種類，在進行設計時，對于化工反應的中轉、運輸以及儲存過程都要結合實際選擇合適的容器設備，由點到面再到所有的化工單元都要進行精準設計，形成安全的反應系統。容器設備的選擇如果與化工工藝不相匹配，則容易造成一定的安全隱患，導致安全事故的發生，而且反應時間極為迅速，所以在進行安全設計時，要做好反應容器設備的危險識別[2]。

2.4 安全防護裝置的識別

化工生產過程中，安全防護裝置對保障安全生產起著重要的作用，尤其是處于非正常工作的狀況下，要保證設備運行期間，安全防護裝置能夠發揮出最大的輔助作用，例如：壓力控制設備的安全閥與爆破片、報警和緊急切斷等緊急控制裝置、冷卻裝置等。在進行化工工藝安全設計時，要做好這些安全防護裝置的危險識別，防止安全事故的發生。

3 化工工藝安全設計危險控制策略

3.1 強化原料的控制

化工原料具有一定的特殊性，在設計時一定要做好原料的物理性能和化學性能的危險識別，進行嚴格把關。一般在進行工藝設計時，可選擇的工藝技術是多樣的，要結合原料的特性選擇最經濟、最合理、最易操作的工藝技術。在選擇化學反應裝置時，也要結合原料的性質進行選擇，作為化工產品研發的重要設施設備，只有在化學裝置里面發生化學反應，才能得到相應的化學產物，要保證放置在反應裝置中的化工原料不會與裝置產生其他產物，如表1 所示。

3.2 做好工藝路線的安全控制

在化工安全設計中，化工工藝路線的設計十分重要，要保障其科學性與合理性。為了更好的優化工藝路線，保證工藝設計和生產的安全性，需要使用安全指數較高的原材料，并注意以下幾點事項：一是化學工程師一定要提前了解和發現工藝路線中存在的問題，然后具有針對性的制定防治措施，尤其是工藝路線交叉問題，要及時地進行解決。二是化學工程師要做好化工生產環節的監控工作，結合化工生產實際以及工藝特性制定流程方案，要保障路線的合理性，避免出現安全問題。三是在保障化工工藝合理的基礎上，強化化工設備和技術的創新，為提高化工生產效率奠定堅實的基礎。

表1 化學產品中主要原料

3.3 反應容器的控制

在保障化工生產工藝安全的過程中，化學反應容器的安全非常重要，要合理的選擇反應容器，例如：在進行甲醇制取烯烴時，要選擇氣液混合的容器，以便對反應過程中的液位以及流量進行監控，結合實際反應綜合考慮容器的密閉性需求。為了保障反應的平穩運行，在進料泵口要建立報警裝置和安全閥，在壓力過低時能夠通過報警系統進行傳達，還要建立壓力釋放通道，防止超壓現象的發生。反應和報警器之間存在一定的連鎖關系，如果出現異常情況，一定要及時啟動連鎖裝置，例如：溫度和壓力報警器的連鎖。還要加強對反應裝置電氣設備、線路的檢查，避免出現漏電情況造成安全事故的發生，并且容易造成機械設備受損。要規范安全操作的距離，并在明顯區域設置緊急按鈕。在選擇化學反應容器和裝置時，要結合化工工藝的流速、流體特征、反應溫度、反映壓力等進行合理選擇，要保障容器的抗腐蝕性能符合需求，強度符合標準規定。在裝置設計環節中，還要考慮到雜質因素的影響，減少溫度變化，保障反應時速的穩定性，還要注意測壓測溫材料的選擇與使用[3]。

3.4 管道

管道在化學生產工藝鏈中是非常重要的連接方式，而易燃易爆、腐蝕性、有毒的物質會通過管道運輸。因此，若管道封閉不良，則會使有害物質出現外泄，影響生產人員的生命財產安全。在管道設計過程中，要對易發生泄露的情況進行預測，從材料選擇、管道連接、受力分析等多方面防止發生泄露問題，對管道中腐蝕介質的最大流速進行控制，如表2 所示。此外，在投入生產前，相關人員要對控制管道的閥門材質與密封性進行全面檢查，防止管道振動使有害物質出現泄露等情況。

表2 部分腐蝕介質的最大流速

3.5 安全防護的控制

安全防護裝置的安裝一定要嚴格按照安全標準執行。例如：閥門和泵的安裝管理，要規劃合理的高度，加強對泵氣蝕余量的關注，要結合泵特征、化學物料的性質、流量的大小等選擇泵的型號。閥門是一種推動裝置，對壓力系統來說非常重要，其主要功能是調節壓力值，根據化工反應的場所，選擇適當的閥門，包括截止閥和蝶閥等，截止閥是比較常用的一種閥門，能夠發揮出較大的調節作用，并且具有耐高溫和耐磨性能，在化工安全生產中得到了廣泛使用。

3.6 物料

在生產過程中，原材料種類較多，其演變流程為原料、材料、半成品、中間產品、副產品、成品，并且不同的形態其化學性質和物理性質存在一定的差異性，因此，要對不同形態下原材料的特性進行全面了解，有利于識別危險和評估危險。此外，評價內容主要包括產品穩定性、化學反應活性、毒性、物料穩定性、燃燒和爆炸性等。

4 結語

總而言之，化工產業的發展，生產設備的更新，工藝水平的提高，使得化工工藝設計人員一定要結合實際情況進行風險因素識別，并優化存在風險因素的工藝設計，從化工材料、設備、工藝路線等多個環節進行有效控制，制定合理的改善措施，進而保障化工產業的安全生產和發展。